
عندما نفكر في التشريح الهيكلي لـ أ 330كيلو فولت كهربائي برج خط نقل, نحن ننتقل إلى ما هو أبعد من الهندسة المدنية البسيطة إلى عالم فيزياء الغلاف الجوي عالي المخاطر وعلوم المواد المتقدمة. هذه الهياكل ليست مجرد إطارات فولاذية ثابتة; فهي القنوات ذات القدرة العالية للحضارة الحديثة, مصممة لتحمل التفاعل العنيف بين التدرجات الكهربائية الشديدة وقوى الأرصاد الجوية التي لا يمكن التنبؤ بها. على مستوى 330 كيلو فولت, نحن نعمل في اضافية الجهد العالي (إهف) اِختِصاص, حيث هامش الخطأ في مسافة العزل, الاهتزاز الهيكلي, والتعب المعدني يكاد يكون معدوما. لفهم هذا المنتج هو فهم التوازن المتطور بين الميكانيكا النيوتونية من ناتئ عمودي ضخم و الديناميكا الكهربائية ماكسويل من ارتفاعات الطاقة عالية التردد.
التحدي الأساسي في تصميم برج 330 كيلو فولت هو إدارة لحظة انقلب. الوقوف في كثير من الأحيان بين 30 و 55 متر, تعمل هذه الأبراج بمثابة رافعات هائلة ضد الريح. تبدأ عمليتنا الهندسية باختيار الجودة العالية, الفولاذ الهيكلي منخفض السبائك, عادة Q355B أو Q420. نحن لا ننظر فقط إلى قوة الشد; نحن ننظر إلى نسبة العائد إلى الشد للتأكد من أنه في ظل المدقع “دولة الحد” التحميل - مثل عاصفة جليدية كارثية أو انفجار صغير مفاجئ - يُظهر البرج سلوكًا مطاوعًا بدلاً من الفشل الهش. تم تحسين هندسة الشبكة باستخدام تحليل العناصر المحدودة (الهيئة الاتحادية للبيئة) للتأكد من أن نسبة النحافة لكل عضو تقوية قطري تمنع انبعاج أويلر. نحن نحسب بدقة معامل السحب ($C_{d}$) من زاوية الصلب, التأكد من أن شعرية “يتنفس” مع الريح بدلا من محاربتها, مما يقلل بشكل كبير من الضغط الواقع على قاعدة الأساس.
| المعلمة التقنية | تخصيص & اساسي |
| جهد النظام الاسمي | 330كيلو فولت |
| الحد الأقصى لجهد النظام | 362كيلو فولت |
| معايير المواد | ASTM A36, أ572, أو جيجابايت/ت 1591 (Q235/Q355/Q420) |
| مكافحة التآكل | الجلفنة بالغمس الساخن (ISO 1461 / نقل الطاقة) |
| تصميم سرعة الرياح | يصل إلى 45 الآنسة (قابل للتعديل حسب التضاريس الإقليمية) |
| تصميم سمك الجليد | 0مم – 20مم (التخصص في منطقة الجليد الثقيل متاح) |
| تكوين العازل | أنا سلسلة, سلسلة V, أو جمعيات التوتر |
في نطاق 330 كيلو فولت, البيئة الكهربائية مكثفة. إن تدرج الجهد السطحي للموصلات مرتفع بما يكفي لتأين الهواء المحيط, يؤدي إلى تفريغ كورونا. تمت معايرة تصميماتنا ذات الأذرع المتقاطعة للبرج خصيصًا للصيانة “تخليص النوافذ” التي تأخذ في الاعتبار كلا من الظروف الثابتة والديناميكية. يجب علينا أن نتوقع زاوية التأرجح من سلاسل عازل تحت الرياح المتقاطعة الثقيلة; بينما تتحرك الموصلات نحو جسم البرج, الفجوة الهوائية تقل. يضمن تحليلنا الفني ذلك حتى عند أقصى تأرجح, ال “الحد الأدنى من الفجوة” يبقى كافيا لمنع وميض تردد الطاقة. بالإضافة إلى, يتم حساب التباعد الرأسي بين المراحل لمنع الركض متوسط المدى- ظاهرة حيث تعمل الأسلاك المغطاة بالجليد مثل الجنيحات وتتأرجح بعنف, يحتمل أن يسبب دوائر قصيرة من مرحلة إلى مرحلة.
نظام التدريع أمر بالغ الأهمية بنفس القدر. ال “قمة” من البرج بمثابة نقطة التركيب ل OPGW (السلك الأرضي البصري) أو أسلاك الدرع الفولاذية المجلفنة. نحن نستخدم النموذج الكهربائي الهندسي (اجتماع الجمعية العامة العادية) لتحديد زاوية التدريع الأمثل (عادة بين 15 درجة و 20 درجة) للتأكد من حماية الموصلات الحية من ضربات البرق المباشرة. عند حدوث ضربة على سلك الدرع, يجب أن يعمل البرج كقطب تأريض ضخم. نحن نركز بشكل كبير على مقاومة برج القدم; عن طريق استخدام التأريض الشعاعي أو قضبان التأريض العميقة, نحن نضمن أن مقاومة زيادة التيار منخفضة بما يكفي لمنعها “فلاش خلفي,” حيث يقفز تيار البرق من البرج المؤرض مرة أخرى إلى الموصل الحي لأن المسار الأرضي كان مقاومًا للغاية.
المتانة هي السمة المميزة لأبراجنا ذات الجهد 330 كيلو فولت. تخضع كل قطعة من الفولاذ إلى الجلفنة بالغمس الساخن العملية التي تخلق سلسلة من طبقات سبائك الزنك والحديد, توفير عقود من الحماية التضحية ضد التآكل الجوي. يعد هذا أمرًا حيويًا بشكل خاص في البيئات الصناعية أو الساحلية حيث يمكن لثاني أكسيد الكبريت أو رذاذ الملح أن يقضي على الفولاذ غير المحمي لسنوات. نحن نراقب تأثير ساندلين أثناء عملية الجلفنة, التأكد من أن محتوى السيليكون في الفولاذ لدينا يؤدي إلى سلاسة, زي مُوحد, وطلاء غير هش. من ناحية التجميع, يضمن التثقيب والحفر الذي يتم التحكم فيه بواسطة CNC أن الإجهاد المسبق يتم تقليل عدد الأعضاء أثناء التثبيت. برج ذلك “سحبت” في المحاذاة أثناء البناء هو برج يحمل ضغوطًا داخلية لم يتم تصميمه من أجلها; الدقة لدينا تضمن أ “حيادي” ملائمة تحافظ على القدرة التصميمية الكاملة للهيكل.
هندسة قابلة للتخصيص: ما إذا كانت التضاريس الخاصة بك تتطلب “ايقاف عن العمل,” “التوتر / الزاوية,” أو “طريق مسدود” أبراج, يتم تكييف تصميماتنا لأطوال محددة وانحرافات الخطوط.
القدرة على الصمود في مواجهة المناخ: نحن نقدم فولاذًا متخصصًا منخفض الحرارة لظروف القطب الشمالي وتعزيزًا هيكليًا للمناطق المعرضة للأعاصير.
سهولة التركيب: تعمل أحجام البراغي الموحدة وأنظمة وضع العلامات الواضحة على تقليل الأخطاء الميدانية وتسريع عملية الرمي “التوتير” عملية, خفض التكلفة الإجمالية للملكية بشكل ملحوظ (التكلفة الإجمالية للملكية).
تمثل أبراجنا بقدرة 330 كيلوفولت قمة الموثوقية لربط الشبكات الإقليمية. لقد تم تصميمها لعمر خدمة يصل إلى 50 عامًا, توفير الاستقرار المطلوب لأسواق الطاقة الحديثة وتكامل مصادر الطاقة المتجددة.
عندما نجلس لوضع تصور للسلامة الهيكلية والأداء الكهروميكانيكي لكهرباء 330 كيلو فولت برج خط نقل, نحن لا ننظر فقط إلى ترتيب هيكلي من الفولاذ المجلفن; بدلاً, نحن نتعامل مع حل معماري عالي المخاطر لمشكلة انهيار العزل الكهربائي في الغلاف الجوي والسحب المستمر لأحمال الجاذبية والبيئة. تعتبر عتبة 330 كيلو فولت نقطة وسيطة رائعة في الجهد العالي الإضافي (إهف) نطاق, غالبًا ما يكون بمثابة العمود الفقري للتوصيلات الإقليمية حيث قد يكون 500 كيلو فولت مبالغًا فيه ولكن 220 كيلو فولت يفتقر إلى كثافة الطاقة اللازمة للتغلب على هذه المشكلة. $I^{2}R$ الخسائر الكامنة في نقل الطاقة بالجملة لمسافات طويلة. لتحليل هذا المنتج حقا, يجب على المرء أولاً أن يهتم بهندسة الشبكة وكيف أن اختيار الفولاذ عالي القوة Q355B أو Q420 يحدد نسب النحافة لأعضاء الساق. نبدأ بالنظر إلى البرج باعتباره شعاعًا ناتئًا رأسيًا, يتعرض لمزيج معقد من القوى بما في ذلك الوزن الثابت لـ ACSR (موصل الألمنيوم بالفولاذ المقوى) حزم, الذبذبات الديناميكية الناتجة عن تساقط دوامة كرمان, وقوى السحب الطولية الهائلة التي تحدث أثناء سيناريو الأسلاك المكسورة.
يبدأ تصميم برج 330 كيلو فولت بالاختيار الأساسي لـ “وَسَط” و “قفص” أبعاد. في تكوين شعرية نموذجي ذاتية الدعم, يرتبط عرض قاعدة البرج رياضيًا بلحظة الانقلاب. إذا ذهبنا إلى نطاق ضيق للغاية بحيث لا نتمكن من توفير البصمة أو تكاليف حيازة الأراضي, نقوم بزيادة ضغوط الضغط والشد على قاعدة الأساس, مما يستلزم أرصفة خرسانية ضخمة قد تعوض التوفير في الفولاذ. يجب أن نأخذ في الاعتبار معامل السحب ($C_{d}$) من أعضاء الزاوية الفردية. عند 330 كيلو فولت, يتراوح ارتفاع البرج غالبًا من 30 إلى 50 متر, وضع الأذرع المتقاطعة العلوية مباشرة في مسار الرياح الصفائحية ذات السرعة الأعلى. نحن نستخدم قانون الطاقة أو القانون اللوغاريتمي لاستقراء سرعات الرياح من الارتفاع المرجعي القياسي البالغ 10 أمتار إلى الارتفاع الفعلي لمرفقات الموصل. تخلق شدة الاضطراب عند هذه الارتفاعات دورة إرهاق يقلل معظم المصممين من أهميتها; تسبب كل عاصفة انحرافًا مجهريًا في المفاصل الشبكية, جعل اختيار البراغي عالية القوة M16 إلى M24 ومواصفات عزم الدوران اللاحقة مسألة بقاء هيكلي طويل المدى بدلاً من مجرد التجميع البسيط.
التحرك بشكل أعمق في الأعشاب التقنية, علينا أن نعالج “تأثير الحزمة.” عند 330 كيلو فولت, نرى دائمًا تكوين موصل مزدوج الحزمة. هذا لا يتعلق فقط بالقدرة الاستيعابية الحالية; يتعلق الأمر بإدارة تدرج الجهد السطحي. إذا كانت شدة المجال الكهربائي على سطح الموصل أكبر من “الجهد البداية” من الهواء المحيط, نحصل على تفريغ الهالة - ذلك الصوت الطنان المميز الذي يمثل الإيرادات المفقودة والتداخل الكهرومغناطيسي. يجب تصميم الذراع المتقاطعة للبرج بـ “نافذة” كبيرة بما يكفي للحفاظ على الحد الأدنى من فجوة الهواء (تخليص) حتى عندما يتأرجح سلسلة العازل 45 درجة أو أكثر بسبب الرياح المتقاطعة. وهنا يأتي دور تأثير P-Delta; حيث أن البرج يميل قليلاً تحت ضغط الرياح, يخلق الوزن الرأسي للموصلات لحظة غريبة الأطوار إضافية يجب على برنامج التحليل الهيكلي تكرارها حتى التقارب. نحن نقوم بشكل أساسي بتصميم هيكل يجب أن يظل مرنًا في ظل فترة عودة مدتها 50 عامًا مع توقع العواصف غير المرنة “التواء” سلوك تستعد قطري إذا أ “انفجار” أو “انفجار صغير” الحدث يتجاوز حد التصميم.
القلب الكهربائي للبرج 330 كيلو فولت هو مخطط الخلوص. يجب علينا أن نأخذ في الاعتبار ثلاثة شروط متميزة: الجهد تردد الطاقة (عملية قياسية), طفرة التبديل (العابرين الداخليين), والدافع البرق (العابرين الخارجيين). لنظام 330 كيلو فولت, ال “الحد الأدنى من الفجوة” عادة ما يكون في حي 2.2 إلى 2.8 متر حسب الارتفاع. ومع ذلك, علينا أيضا أن نفكر في “الركض” من الموصلات - تلك ذات التردد المنخفض, تذبذبات عالية السعة ناجمة عن تراكم الجليد غير المتماثل على الأسلاك. إذا لم يتم تصميم البرج بمسافة رأسية كافية بين المراحل (ال “مرحلة إلى مرحلة” تخليص), يمكن أن تسبب عاصفة من الرياح وميضًا كهربائيًا في منتصف المدى, تعثر الخط بأكمله. العوازل نفسها, سواء كان الزجاج المقسى أو مطاط السيليكون المركب, بمثابة الواجهة الميكانيكية بين السلك الحي والفولاذ المؤرض. يؤثر تكوين السلسلة V أو I-string المختار للبرج على “زاوية التأرجح.” سلسلة V تحمل الموصل بشكل أكثر صلابة, السماح بحقوق مرور أضيق ونوافذ برجية أصغر, ولكنه يضاعف تكلفة العازل ويزيد من الحمل الرأسي على أطراف الذراع المتقاطعة.
نظام التأريض (التأريض) هو البطل المجهول للبرج 330 كيلو فولت. البرج عبارة عن مانعة صواعق عملاقة. عندما يضرب البرق سلك الدرع العلوي (OPGW أو حبلا الصلب), يندفع التيار إلى أسفل جسم البرج. إذا “مقاومة برج القدم” مرتفع جدًا – على سبيل المثال, على 10 إلى 15 أوم - سيرتفع الجهد الكهربائي عند قمة البرج إلى درجة كبيرة “يومض مرة أخرى” إلى الموصل. هذا هو “فلاش خلفي.” لمنع هذا, نحن نستخدم مجموعة تأريض شعاعي متطورة أو أقطاب كهربائية عميقة, التأكد من أن مقاومة ارتفاع البرج تظل منخفضة بما يكفي لتحويل كيلو أمبير من التيار إلى الأرض دون تدمير سلاسل العازل. وعلينا أيضًا أن نأخذ في الاعتبار “زاوية التدريع.” تم حساب موضع الأسلاك الأرضية عند قمة البرج باستخدام النموذج الكهرومغناطيسي (اجتماع الجمعية العامة العادية) للتأكد من أن الموصلات تقع ضمن “الظل” من أسلاك الدرع, وحمايتهم من ضربات البرق المباشرة.
من وجهة النظر المعدنية, يعد البرج 330 كيلو فولت بمثابة فئة متقدمة في مقاومة التآكل الجوي. لأن من المتوقع أن تقف هذه الأبراج ل 50 سنوات في بيئات تتراوح من السهول الساحلية الرطبة إلى الصحاري القاحلة على ارتفاعات عالية, تعتبر عملية الجلفنة بالغمس الساخن أمرًا بالغ الأهمية. نحن لا نرسم الفولاذ فحسب; نحن نقوم بإنشاء رابطة معدنية حيث توفر طبقات سبائك الزنك والحديد الحماية المضحية. سمك هذا الطلاء, غالبا ما تقاس بالميكرون (عادة 85μm إلى 100μm لهذه الفولتية), يتم تحديده بواسطة محتوى السيليكون في الفولاذ, الذي يتحكم في “تأثير ساندلين.” إذا كان محتوى السيليكون موجودًا في “خطأ” يتراوح, يصبح طلاء الزنك هشًا ورماديًا, يتقشر ويترك الفولاذ الهيكلي عرضة للصدأ. ويجب علينا أيضًا أن نأخذ في الاعتبار “الكسر الهش” من الفولاذ في درجات حرارة تحت الصفر. تم التحقيق في سلوك صواري الصلب الشبكية في الأدب, نحدد “تم اختبار التأثير” صلب (مثلا, Q355D أو E) للتأكد من أن الشبكة لا تتحطم مثل الزجاج عندما تضربها عاصفة مفاجئة من الرياح في ليلة -40 درجة مئوية.
دقة التصنيع المطلوبة لهذه الأبراج هائلة. يتم ثقب أو حفر كل ثقب للمسامير بدقة CNC, في هيكل شعرية مع الآلاف من الأعضاء, خطأ 2 مم في لوحة مجمعة في القاعدة سوف يتضخم إلى 200 مم في الذروة. هذا “التحميل المسبق” أو “النقص الأولي” يمكن أن يقلل بشكل كبير من قوة التواء الأرجل الرئيسية. عندما نحاكي “حالات التحميل,” نحن لا ننظر فقط “الطقس العادي.” نحن نحاكي “الجليد الثقيل,” “الأسلاك المكسورة في المرحلة أ,” “التحميل الالتوائي من الجليد غير المستوي,” وحتى “تحميل البناء” حيث يؤدي وزن عامل الخط ومعدات الشد إلى خلق ضغوط موضعية لم يكن من المفترض أن يتعامل معها البرج في حالته النهائية.